数字电视地面广播系统介绍

1、数字电视地面广播 系统介绍,几种数字电视传输方式比较,有线 传输质量高 本地节目多 建设成本高 维护成本高 建设周期长,地面 建设成本低 维护成本低 建设周期短 本地节目多 技术难度高 频率资源紧,卫星 覆盖面积大 本地节目少 政策需突破,宽带 双向功能强 政策需突破 改造成本高,地面数字电视组网应用,数字电面电视组网系统图,国家强制性标准,2006年8月，国家强制性标准“数字电视地面广播传输系统帧结构、信道编码和调制”GB20600-2006颁布，将于2007年8月强制执行。 标准规定了在UHF和VHF频段中，每8MHz数字电视频带内，数字电视地面广播传输系统信号的帧结构、信道编码和调制方式

2、。 标准适用于地面传输的数字多路电视/高清晰度电视固定和移动广播业务的帧结构、信道编码和调制系统。 地面数字电视业务采用技术必须符合该标准定义。,国标发端系统框图,首先对外部输入的MPEG-2 TS包（188字节）码流进行扰码（随机化）和前向纠错编码（FEC）。 前向纠错编码（FEC）由BCH（762，752）和LDPC码组成. LDPC码采用了三种不同的码率： LDPC（7488，3048）; LDPC（7488，4572）;LDPC（7488，6096）,扰码,为了保证传输数据的随机性以便于传输信号处理，输入的数据码流数据需要用扰码进行加扰。（能量扩散） 扰码是一个最大长度二进制伪随机序列

3、。该序列由下图所示的线性反馈移位寄存器生成。其生成多项式定义为：G(x)= 1+ x14+x15,前向纠错编码,前向纠错编码由外码（BCH）和内码（LDPC）级联实现。编码效率共三种，FEC码的具体参数见下表。 系统外码采用BCH（762，752）码，固定编码效率。内码采用LDPC码，其输出码长固定，根据编码效率的不同，LDPC输入信息比特各不相同。,星座映射与交织,本标准包含以下几种符号映射关系：64QAM、32QAM、16QAM、4QAM、4QAM-NR。 映射与LDPC码的组合决定了系统的基本性能和传输效率。,星座映射,前向纠错编码产生的比特流要转换成均匀的nQAM（n：星座点数）符号流

4、。 我公司使用的是16QAM。每4比特对应于1个星座符号。FEC编码输出的比特数据被拆分成4比特为一组的符号（b3b2b1b0），该符号的星座映射是同相分量I = b1b0；正交分量Q = b3b2，星座点坐标对应的I 和Q的取值为-6，-2，2，6。其星座映射见下图。,符号交织 时域交织,完成了星座映射的数据符号接着要进行交织处理，根据载波数量的不同，系统采用的交织方式也不同。载波数量为C=3780时，系统同时采用符号交织和频域交织；当单载波工作模式时，系统仅采用符号交织。 时域符号交织编码是在多个信号帧的基本数据块之间进行的。数据信号（即星座映射输出的符号）的基本数据块间交织采用基于星座符

5、号的卷积交织编码，如下图所示，其中变量B表示交织宽度（支路数目），变量M表示交织深度（延迟缓存器中缓存单元）。进行符号交织的基本数据块的第一个符号与支路0同步。基本数据块间交织的编码器有2种工作模式： 模式1：B=52，M=240 符号，交织/解交织总延迟为170个信号帧，总时延为100ms； 模式2：B=52，M=720 符号，交织/解交织总延迟为510个信号帧, 总时延为300ms。,符号交织-频域交织,频域交织仅适用于C=3780模式，目的是将调制星座点符号映射到帧体包含的3780个有效子载波上。频域交织为帧体内的符号块交织，交织大小等于子载波数3780。,系统信息,系统信息为每个信号帧

6、提供必要的解调和解码信息，包括符号星座映射模式、LDPC编码的码率、交织模式信息、帧体信息模式等。,进行频域交织的帧体数据前36个元素为系统信息符号，后3744个元素为数据符号。,复用,对交织后的数据符号进行组帧。 本系统的数据帧结构如下图所示，是一种四层结构。其中，数据帧结构的基本单元为信号帧，信号帧由帧头和帧体两部分组成。超帧定义为一组信号帧。分帧定义为一组超帧。帧结构的顶层称为日帧（Calendar Day Frame, CDF）。信号结构是周期的，并与自然时间保持同步。,基带后处理,基带后处理（成形滤波）采用平方根升余弦（Square Root Raised Cosine，SRRC）滤

7、波器进行基带脉冲成形。SRRC滤波器的滚降系数为0.05。,射频信号,基带信号经过上变频后形成最终发射的射频信号，信号-3dB带宽为7.56MHz。考虑到滤波器的滚降因素，系统最终占用的带宽为7.938MHz。,（2）射频功率放大器 功放模块内包括输入电平监测、前置级、推动级和放大输出级。末级放大器中主要采用感应输出管IOT、四极管包括双向四极管的单电子管以及全固态功率放大器。,地面数字电视广播发射机构成,（1）激励器 激励器主要用于音、视频编码和数字预校正，它是电视发射机的核心部分。发射机的绝大部分技术指标由激励器决定 。,（3）冷却系统 主要有风冷或液冷两种系统，液冷系统较风冷系统，降低了

8、发射机的运行噪声；改善了发射机机房的环境；冷却液无论是采用乙二醇加水还是采用防冻液，其传导效率都远大于风，冷却系统的进水温度与出水温度仅相差几度左右，发射机产生的热量被及时吸收释放；降低了日常维护量。,国标支持的传输数据率（Mbps）,2007年12月，广电总局确定了中国开展地面数字电视广播的7种推荐模式,无线电波的波段分布（根据：波长/频率）,无线电波的传播方式：,无线电波的发射与接收:,发 射 端,接 收 端,电视信号的无线传输,电视信号的传播特性 (1) 视距传播。电视信号属于超短波波段，频率高，波长短，沿直线方向传播到直接可见的地方，即视距传播。视距(最大直视距离)与发射天线相接收天线

9、的高度有关。 (2) 多径传播。电视信号经地面或遇到障碍物(如大建筑物等)会产生反射，直射信号和反射信号在接收天线上相互干扰，形成多径传播。严重的多径传播对数字电视接收结果表现为马赛克或黑屏无信号。 (3) 绕射传播。电视信号的绕射能力很弱，特别是UHF频段，几乎没有绕射能力。因此，在高大障碍物后面常常会形成“阴影区”。在“阴影区”，电视信号的接收质量较差。,电波的多径传播,电波除了直接传播外，遇到障碍物，例如，山丘、森林、地面或楼房等高大建筑物，还会产生反射。因此，到达接收天线的超短波不仅有直射波，还有反射波，这种现象就叫多径传输。 由于多途径传播使得信号场强分布相当复杂，波动很大；也由于多

10、径传输的影响，有的地方信号场强增强，有的地方信号场强减弱。另外，不同的障碍物对电波的反射能力也不同。,八木接收天线,由一受激单元，反射单元和一个或多个引向单元构成的端射阵。实际上反射单元可以由一些单元或一反射面组成。,它有很好的方向性，较偶极天线有高的增益。 与馈线相连的称有源振子，或主振子。比有源振子稍长一点的称反射器，起着削弱从这个方向传来的电波或从本天线发射去的电波的作用；比有源振子略短的称引向器，它能增强从这一侧方向传来的或向这个方向发射出去的电波。引向器可以有许多个。引向器越多，方向越尖锐、增益越高。,天线结构,工作原理,八木天线的工作原理（以三单元天线接收为例）：引向器略短于二分之

11、一波长，主振子等于二分之一波长，反射器略长于二分之一波长，两振子间距四分之一波长。此时，引向器对感应信号呈“容性”，电流超前电压90；引向器感应的电磁波会向主振子辐射，辐射信号经过四分之一波长的路程使其滞后于从空中直接到达主振子的信号90，恰好抵消了前面引起的“超前”，两者相位相同，于是信号迭加，得到加强。反射器略长于二分之一波长，呈感性，电流滞后90，再加上辐射到主振子过程中又滞后90，与从反射器方向直接加到主振子上的信号正好相差了180，起到了抵消作用。一个方向加强，一个方向削弱，便有了强方向性。有源振子是关键的一个单元。有两种常见形态：折合振子与直振子。直振子其实就是二分之一波长偶极振子

12、，折合振子是其变形。有源振子与馈线相接的地方必需与主梁保持良好的绝缘，而折合振子中点仍与大梁相通。,天线架设,1、架设八木时天线的振子是和大地平行好还是垂直与大地好？ 收、发天线保持相同“姿势”:振子水平时，发射的电波其电场与大地平行，称“水平极化波”，振子与地垂直时发射的电波属“垂直极化波”。可视情况下，收发双方要保持相同的极化方式 。但如果天线接收的是反射信号，有时需要改变接收天线的极化。 2、随着天线高度的增加，信号强度的变化是很弱-强-弱-较强变化的。大部份情况下越高越容易收到强信号，但不一定越高越强。 3、整个线路还要注意接头的连接、防水、防扯、固定等问题 。,单频网,单频网是由处于

13、多个不同地点、处于同步运行状态的发射台组成，它们在同一时间以相同的频率发射相同的节目，以实现对一定服务区的可靠覆盖。 优点 利于频率规划，节约频率资源，提高频谱利用率； 多点同频发射，可使覆盖盲区获得较好覆盖； 降低发射成本，节约功率，降低高频辐射影响，改善环保； 在覆盖区中移动接收不需要换频。 实现条件 节目由广播中心馈送到同步网中的各个发射台； （2）有统一的同步参考时钟进行同频。 技术原理 由于采用了TDS-OFDM技术，系统信号帧与绝对时间同步以及采用了OFDM调制方式，DTMB有实现单频网的先天优势。,单频网示意图,单频网系统设备组成框图,单频网(SFN)建设的条件及对设备的要求,1

14、.单频网建设需具备条件: 同步频率：各发射台发射信号的频率相同； 同步时间：各发射台发射信号的时间相同； 同步信号：各发射台发射的信号相同； 同步调制：各发射台发射信号调制模式(调制方式, 内码率等)相同。,2. 单频网建设对设备的要求 高可靠性：不间断广播要求设备要有高的可靠性， 高可靠性是对设备的最基本要求。,高稳定性：系统设备的性能变化会引起时延和覆盖范围的变化。,单频网设置图示,单频网的设台距离,发射波的迟延设计在保护间隔内。 在国标中规定的保护间隔有945符号和420、595符号两种，设定符号不同， 需设置发射台的间距就不同。 945符号125S时 37.5km 595符号78.7S时 23.6km 420符号5556S时 16.5km 任意站点距离在以上规定距离内，单频网成立。,设台距离过远后产生的问题示例,信号重叠区的相互干扰,直放站,直接对主发射站信号进行放大后再放射的站点。 应用中要注意直放站的覆盖区不得和主站覆盖区相重叠，否则可能出现干扰情况，虽然新增了部份覆盖区，但影响了原来的覆盖区。,直放站系统图,改善接收效果经验总结,位于城区西向高楼层的用户，其接收机可以直接收到发射台信号，效